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1、第5章变配电所的电气主接线及结构,5.1 变配电所的任务和类型 5.2 变配电所的电气主接线 5.3 电气主接线的运行方式 5.4 变配电所所址选择 5.5 变配电所的布置与结构 基本技能训练 变配电所的电气操作 思考题与习题,5.1 变配电所的任务和类型 5.1.1 变配电所的任务 变配电所是供配电系统的核心，在供配电系统中占有非常重要的地位。作为各类工厂和民用建筑电能供应的中心，变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务；配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。,5.1.2 变电所的类型 变电所按其在供配电系统中的地位和作用，可分为总降压变电所、车间变电所、独立变电所、楼
2、上变电所、移动变电所及成套变电所等。 1. 总降压变电所 总降压变电所通常是将35110 kV的电源电压降至610kV，再送至附近的车间变电所或某些610 kV的高压用电设备。用户是否要设置总降压变电所是由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小以及分布情况来确定的。一般来讲，大型用户和某些电源进线电压为35 kV及35 kV以上的中型用户设总降压变电所，中小型用户不设总降压变电所。,2. 车间变电所 车间变电所按其变压器安装位置的不同，可分为如下两类。 1) 车间附设变电所 车间附设变电所的一面墙或几面墙与车间的墙共用，变压器的大门朝车间外开，按变压器位于车间的墙内或墙外，进一步又分为内附式(
3、如图5-1中的1，2)和外附式(如图5-1中的3，4)。 内附式变电所要占用一定的车间面积，但其因在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间外部，不占用车间面积，便于车间设备的布局，而且安全性也比内附式变电所要高一些。,2) 车间内变电所 车间内变电所的变压器室位于车间内的单独房间中(如图5-1中的5)。车间内变电所占用车间内的面积，但它处于负荷中心，因而可以减少线路上的电能损耗和有色金属的消耗。由于设在车间内其安全性要差一些，因此这种变电所适用于负荷较大的多跨厂房，在大型冶金企业中比较多见。,3. 露天(或半露天)变电所 变压器安装在车间外面抬高的地面上(如图5-1中的6)，变压器
4、上方没有任何遮蔽物的变电所，称为露天变电所； 变压器上方设有顶板或挑檐的，则称为半露天变电所。该类型变电所比较简单经济，通风散热好，但安全可靠性较差。因此只要周围环境条件允许，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘，不靠近易燃易爆的厂房就可以采用。这种形式的变电所在小型用户中较为常见。,4. 独立变电所 独立变电所是相对车间附设变电所而言的，是指整个变电所设在与车间有一定距离的单独建筑物内(如图5-1中的7)。独立变电所建筑费用较高。设置独立变电所主要是因为相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不合适； 或者由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等，必须建立
5、独立变电所； 或者中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所向全厂各车间供电。 5. 杆上变电所 杆上变电所指变压器装在室外的电杆上，亦称杆上变电所(如图5-1中的8)。杆上变电所最为简单经济，一般用于容量在315 kVA及315 kVA以下的变压器，多用于生活区供电。,6. 地下变电所 地下变电所指整个变电所设置在地下(如图5-1中的9)，这种变电所通风散热条件较差，湿度较大，但相对安全，且不影响美观。有些高层建筑、地下工程和矿井常采用这种类型的变电所。 7. 楼上变电所 楼上变电所指整个变电所设置在楼上(如图5-1中的10)。这种变电所适用于高层，要求结构尽可能轻便、安全。其变压器通常采
6、用干式变压器，也可采用成套变电所。 8. 移动变电所 移动变电所指整个变电所装设在可移动的车上，适用于坑道作业及临时施工现场的供电。,9. 成套变电所 成套变电所一般又称箱式变电所，是由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所，其安装或迁移比较方便。 车间变电所、独立变电所、地下变电所和楼上变电所均属室内型(户内式)变电所。露天(或半露天)变电所、杆上变电所则属室外型(户外型)变电所。移动变电所和成套变电所有室内和室外两种类型。,5.2 变配电所的电气主接线 5.2.1 变配电所主接线的基本形式 主接线的基本形式就是主要电气设备的几种连接方式。变配电所常用主接线的基本形式可分为有母线
7、和无母线两种。有母线主要包括单母线接线、单母线分段接线和双母线接线； 无母线主要有桥形接线等。,1. 单母线接线 如图5-2所示，当有一路电源进线时，常用此接线方式。这种接线方式的特点是： 整个配电装置只有一组母线，电源进线和所有出线都接在同一组母线上。进出回路均装有断路器QF和隔离开关QS。断路器用于在正常或故障情况下接通与断开电路，隔离开关用于停电检修断路器时隔离电压的隔离电器。靠近线路侧的隔离开关称线路隔离开关，主要作用是防止在检修断路器时从用户侧反向馈电； 靠近母线侧的隔离开关称母线隔离开关，主要作用是在检修断路器时隔离母线电源。 单母线接线简单清楚、操作方便，投资少，便于扩建； 但可
8、靠性和灵活性较差。在母线和母线隔离开关检修或故障时，各支路都必须停止工作； 引出线的断路器检修时，该支路要停止供电。因此，单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，只适用于对供电连续性要求不高的三级负荷的中、小容量用户。,图5-2 单母线接线,2. 单母线分段接线 如图5-3所示，当有双电源供电且引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用断路器或隔离开关将母线分段，使其成为单母线分段接线。接线时每一电源连到一段母线上，并把引出线负荷均分到每段母线上。分段开关可以采用隔离开关或断路器。因隔离开关分段操作不便，现通常采用断路器分段的单母线接线。,图5-3 单母线分段接线,采用断路器分段的单
9、母线接线在正常工作时分段断路器可以投入，也可以断开。如果分段断路器QF是接通的，则当任意段母线故障时，母线继电保护将动作，同时跳开分段断路器和接至该母线段上的电源断路器，这样非故障母线段仍正常工作； 当任一电源线路故障或检修时，无需母线停电，只要断开电源的断路器及其隔离开关，而连接在该电源母线上的出线可通过分段断路器QF从另一段母线上得到供电。如果正常工作时分段断路器QF是断开的，则当一段母线故障时，连在故障母线段上的电源断路器在继电保护的作用下跳开，非故障母线段仍能照常工作。 单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性，且调度灵活，易于扩建，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。
10、它适用于有两路电源进线，装设了备用电源自动装置，分段断路器可自动投入以及出线回路数较多的变配电所，可供电给一、二级负荷。,3. 双母线接线 如图5-4所示，双母线接线具有两组母线和。通过母线联络断路器连接，每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上，从而使得运行的可靠性和灵活性大为提高。双母线接线的特点为： (1) 可轮流检修母线而不影响正常供电； (2) 检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电； (3) 工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电； (4) 当出线回路断路器检修时，该回路要停止工作。 双母线接线供电可靠，运行灵活，检修方便，易于扩散
11、，因此在大、中型变配电所中广泛采用，但使用设备较多，投资较大。,图5-4 双母线接线,4. 桥形接线 所谓桥形接线，是指在两路电源进线之间跨接了一个断路器，犹如一座桥，如图5-5所示。根据桥回路的位置不同，可分为内桥和外桥两种接线。 内桥接线如图5-5(a)所示，桥回路置于线路断路器内侧(靠变压器侧)，此时电源线路经断路器和隔离开关接至桥接点； 而变压器支路只经隔离开关与桥接点相连。内桥接线多用于因电源线路较长而发生故障和停电检修的机会较多，且变电所的变压器不需经常切换的变电所。,图5-5 桥形接线 (a) 内桥接线； (b) 外桥接线,外桥接线如图5-5(b)所示，桥回路置于线路断路器外侧(
12、远离变压器侧)，变压器经断路器和隔离开关接至桥接点； 而电源线路只经隔离开关与桥接点相连。外桥接线适用于电源线路较短(故障率较低)，而变电所负荷变动较大、根据经济运行要求需经常切换变压器的变电所。 桥形接线采用设备少，接线清晰简单，安全可靠，操作灵活，能适用于多种运行方式。对于35 kV及35 kV以上的总降压变电所，当有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥形接线。桥形接线适用于一、二级负荷。,5.2.2 工厂总降压变电所主接线 电源进线电压为35 kV及35 kV以上的大中型工厂，一般先经工厂总降压变电所将电压降为610 kV，然后经车间变电所再降为220380 V。下面介绍几种较常见的工
13、厂总降压变电所的主接线。 1. 装设一台主变压器的总降压变电所主接线 装设一台主变压器的总降压变电所主接线如图5-6所示。变电所一次侧通常不设母线，二次侧采用单母线接线，进线侧一般采用高压断路器作为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，仅适用于三级负荷的工厂。,图5-6 装设一台主变压器的总降压变电所主接线,2. 装设两台主变压器的总降压变电所主接线 一次侧采用内桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线如图5-7所示。这种主接线其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器。这种接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用
14、于一、二级负荷的工厂。正常运行时，QF10断开，其两侧QS处于闭合状态。如果某路电源 (例如线路)停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10即可由恢复对变压器T1的供电。,图5-7 一次侧采用内桥接线、二次侧采用单母线分段的 总降压变电所主接线,一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线如图5-8所示。这种主接线其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源进线方向。这种主接线的运行灵活性和供电可靠性与内桥接线相同，同样适用于一、二级负荷的工厂。但由于跨接桥的位置有别于内桥接线，因此它们适用的场合也有所区别。例
15、如，变压器T1停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10，使两路电源进线迅速恢复正常运行。若故障发生在某条电源进线上，则切换将变得较为复杂。,图5-8 一次侧采用外桥接线、二次侧采用单母线分段的 总降压变电所主接线,一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线如图5-9所示。这种主接线兼有上述两种桥形接线运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大，可对一、二级负荷供电，适用于一、二次侧进出线均较多的总降压变电所。,图5-9 一、二次侧均采用单母线分段的 总降压变电所主接线,一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线如图5-10所示。采用双母线接线较之采用单母线接线，其供电可靠
16、性和运行灵活性得到了大大提高，但开关设备也相应增加了许多，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂变电所中很少应用，主要用于电力系统的枢纽变电所。,图5-10 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线,5.2.3 独立变电所主接线 独立变电所主接线适合于只有一级变电所的中小型企业，通常将610 kV的高压直接降为一般用电设备所需的220380 V的低压，由变配电所低压向各个车间分配电能。 下面介绍几种常见的主接线方案，为了简化，本小节图中均未绘出电能计量柜主电路。 1. 装设一台变压器的小型变电所主接线 只有一台主变压器的小型变电所其高压侧一般采用无母线的接线。通常有以下三种比较典型的接线方案。,(1) 高压侧采用隔离开关-熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线，如图5-11所示。这种主接线受隔离开关和跌开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用于500 kVA及500 kVA以下容量的变电所。这种变电所相对简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高压侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。由于隔离开关和跌开式熔断器不能带负荷操作，因此变电所停电和送电的操作程序比较麻烦，容
